智能變電站課件

智能變電站項(xiàng)目建設(shè)背景智能變電站簡(jiǎn)介13智能站保護(hù)測(cè)試現(xiàn)狀智能站設(shè)計(jì)技術(shù)背景21 智能變電站簡(jiǎn)介智能變電站分為過(guò)程層（設(shè)備層）、間隔層、站控層。過(guò)程層（設(shè)備層）包含由一次設(shè)備和智能組件構(gòu)成的智能設(shè)備、合并單元和智能終端，完成變電站電能分配、變換、傳輸及其測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量、狀態(tài)監(jiān)測(cè)等相關(guān)功能。間隔層設(shè)備一般指繼電保護(hù)裝置、測(cè)控裝置等二次設(shè)備，實(shí)現(xiàn)使用一個(gè)間隔的數(shù)據(jù)并且作用于該間隔一次設(shè)備的功能，即與各種遠(yuǎn)方輸入/輸出、智能傳感器和控制器通信。站控層包含自動(dòng)化系統(tǒng)、站域控制、通信系統(tǒng)、對(duì)時(shí)系統(tǒng)等子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)面向全站或一個(gè)以上一次設(shè)備的測(cè)量和控制的功能，完成數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制（SCADA）、操作閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、保護(hù)信息管理等相關(guān)功能。

1.1 智能變電站建設(shè)規(guī)劃十二五期間建設(shè)規(guī)劃2 智能站設(shè)計(jì)技術(shù)背景傳統(tǒng)變電站智能變電站傳統(tǒng)的變電站一、二次設(shè)備間采用電纜互聯(lián)實(shí)現(xiàn)信息傳遞。智能變電站通過(guò)利用最新的通信技術(shù)和信息處理技術(shù)，信息傳遞基于以太網(wǎng)，使得二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和形態(tài)發(fā)生了革命性的變化。前者是模擬信息傳遞，后者是數(shù)字信號(hào)傳輸（過(guò)程層）。原有的大量信號(hào)硬接線電纜被交換式以太網(wǎng)為載體的軟連接方式——“虛回路”所代替，少量光纖代替大量電纜。原來(lái)的各種可見(jiàn)的二次回路變的不可見(jiàn)。依照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，這些“虛回路”配置信息用符合SCL語(yǔ)言的ICD、CID、SCD等模型文件進(jìn)行描述。二次回路設(shè)計(jì)發(fā)生較大變化。2.2二次設(shè)計(jì)形態(tài)傳統(tǒng)變電站智能變電站技術(shù)形態(tài)的變化物理層和邏輯層是一對(duì)一緊密結(jié)合，一條物理硬接線回路就代表了一個(gè)邏輯功能或一條二次回路。裝置之間的光纖連接是網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的承載介質(zhì)，裝置之間虛端子信號(hào)的傳遞是通過(guò)光纖內(nèi)的數(shù)據(jù)流實(shí)現(xiàn)的。每條光纖包含多個(gè)二次回路信息連接。物理層表現(xiàn)形式常規(guī)綜合自動(dòng)化站電氣二次圖包含電流電壓回路圖、控制信號(hào)回路圖、端子排圖、電纜清冊(cè)等智能站物理接線功能展示包括全站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖、交換機(jī)端口連接圖、光配連接圖、光纖/纜清冊(cè)等邏輯層表現(xiàn)形式包含在物理接線圖內(nèi)，物理接線直接反映了二次設(shè)備的原理、邏輯功能①虛端子接線圖、過(guò)程層GOOSE,SV配置表等（方便施工、運(yùn)行維護(hù)）②通過(guò)CID和SCD文件描述（互操作）2.3IEC61850標(biāo)準(zhǔn)IEC61850提出了一種公共的通信標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)設(shè)備的一系列規(guī)范化，使其形成一個(gè)規(guī)范的輸出，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無(wú)縫連接。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容框架建模方法7-4邏輯節(jié)點(diǎn)物理設(shè)備邏輯設(shè)備數(shù)據(jù)對(duì)象數(shù)據(jù)屬性7-15信息模型信息服務(wù)模型公共數(shù)據(jù)類(lèi)7-3模板面向變電站層的通信面向過(guò)程層的通信8-19-1/9-2設(shè)備與系統(tǒng)的描述6MMS報(bào)文SV報(bào)文GOOSE報(bào)文8-12.3IEC61850標(biāo)準(zhǔn)智能變電站系統(tǒng)與設(shè)備的描述SSD：SystemSpecificationDescription（系統(tǒng)規(guī)格文件）

描述了變電站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及相關(guān)聯(lián)的邏輯節(jié)點(diǎn)，最終包含在SCD文件中。SCD：SubstationConfigurationDescription（全站系統(tǒng)配置文件）

描述了所有IED的實(shí)例配置和通信參數(shù)、IED之間的通信配置以及變電站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以及信號(hào)聯(lián)系信息，為全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源。ICD：IEDCapabilityDescription（IED能力描述文件）描述了IED提供的基本數(shù)據(jù)模型及服務(wù)，但不包含IED實(shí)例名稱(chēng)和通信參數(shù)。

CID：ConfiguredIEDDescription（IED實(shí)例配置文件）描述了IED提供的基本數(shù)據(jù)模型及服務(wù)并且包含IED實(shí)例名稱(chēng)和通信參數(shù)

四個(gè)重要的描述文件2.4當(dāng)前智能站設(shè)計(jì)狀況設(shè)計(jì)單位無(wú)法提供表達(dá)虛擬二次回路的模型文件。設(shè)備廠家替代設(shè)計(jì)單位，智能變電站調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)由廠家“現(xiàn)場(chǎng)商量虛擬二次回路”、“邊修改邊調(diào)試”的情況。過(guò)度依賴(lài)廠家，沒(méi)有發(fā)揮出大量二次設(shè)計(jì)人員的能力及職責(zé)，很難展開(kāi)大規(guī)模建設(shè)。設(shè)計(jì)單位提供直接表達(dá)二次回路的二次電氣回路圖等設(shè)計(jì)文檔資料建設(shè)施工、調(diào)試及運(yùn)行都圍繞設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行智能變電站常規(guī)變電站2.5當(dāng)前設(shè)計(jì)狀況帶來(lái)的問(wèn)題問(wèn)題依賴(lài)設(shè)備廠家不是設(shè)計(jì)出來(lái)的是調(diào)試出來(lái)的如何檢修維護(hù)如何改建擴(kuò)建虛回路不可見(jiàn)與物理回路解耦調(diào)試周期漫長(zhǎng)多則幾個(gè)月?lián)模喝绾未罅拷ㄔO(shè)？研發(fā)人員現(xiàn)場(chǎng)修改調(diào)試程序高電壓等級(jí)保護(hù)裝置連接示意圖FT3合并單元間隔光交換機(jī)電子互感器61850-9-1/2保護(hù)、測(cè)控GOOSE主干光交換機(jī)PASS組合開(kāi)關(guān)智能單元高電壓等級(jí)保護(hù)裝置

數(shù)字輸出型電子式互感器、合并單元的應(yīng)用

智能開(kāi)關(guān)/一次設(shè)備智能接口的應(yīng)用

間隔交換機(jī)

主干網(wǎng)交換機(jī)智能站繼電保護(hù)：SMV報(bào)文、GOOSE報(bào)文低壓保護(hù)裝置方案

智能低壓開(kāi)關(guān)柜

模擬量輸出型電子式互感器

保護(hù)測(cè)控一體化，就地安裝

開(kāi)入開(kāi)出為硬接線保護(hù)輸入輸出：小信號(hào)模擬量+開(kāi)入開(kāi)出+GOOSE

間隔間的閉鎖信息用GOOSE機(jī)制傳輸測(cè)試對(duì)象分析輸入輸出模式多樣性

SMV+GOOSE

SMV+開(kāi)入開(kāi)出

小信號(hào)模擬量+GOOSE+開(kāi)入開(kāi)出

SMV+開(kāi)入開(kāi)出+GOOSE

常規(guī)電流電壓輸入+GOOSE+開(kāi)入開(kāi)出

其他……測(cè)試現(xiàn)狀（全數(shù)字化保護(hù)-9-1）非閉環(huán)測(cè)試系統(tǒng)，無(wú)法進(jìn)行閉環(huán)測(cè)試。測(cè)試現(xiàn)狀（全數(shù)字化保護(hù)-9-2）非閉環(huán)測(cè)試系統(tǒng)，無(wú)法進(jìn)行閉環(huán)測(cè)試。測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，配置及接線工作量大。測(cè)試現(xiàn)狀（低壓小信號(hào)模擬量保護(hù)）轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多，引入采樣精度和延時(shí)誤差大。配置及接線工作量大。測(cè)試現(xiàn)狀輸入輸出模式的變化，使現(xiàn)有的測(cè)試設(shè)備不再能夠滿(mǎn)足測(cè)試需要。目前采用的常規(guī)測(cè)試儀加數(shù)字接口、信號(hào)轉(zhuǎn)換的方式局限性大，難以推廣應(yīng)用。智能變電站保護(hù)裝置檢驗(yàn)規(guī)范有待發(fā)布，數(shù)字式繼電保護(hù)測(cè)試儀尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范可以參考。適用于智能變電站的測(cè)試儀處于研發(fā)初期，尚未成熟。項(xiàng)目建設(shè)目的項(xiàng)目建設(shè)意義和成效主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：（1）改善理論和實(shí)踐教學(xué)條件，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量項(xiàng)目建成后，能為我校發(fā)電廠及電力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)等多個(gè)專(zhuān)業(yè)學(xué)生提供理實(shí)一體化的智能變電站運(yùn)行平臺(tái)，讓學(xué)生接觸最新的智能變電站設(shè)備及運(yùn)行測(cè)試，進(jìn)行二次設(shè)備的裝置功能檢測(cè)、模型檢測(cè)、通信服務(wù)檢測(cè)能力培訓(xùn)。項(xiàng)目建成后，新增實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目47個(gè)，改進(jìn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目11個(gè)，共58個(gè)，預(yù)期年實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)人時(shí)數(shù)達(dá)6.32萬(wàn)，滿(mǎn)足學(xué)生課程教學(xué)、設(shè)計(jì)、職業(yè)鑒定、實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新實(shí)踐等教學(xué)需要，使學(xué)生的專(zhuān)業(yè)理論素養(yǎng)和工程實(shí)踐能力、工程創(chuàng)新能力得到更好的培養(yǎng)，提高學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展?jié)摿?。?xiàng)目建設(shè)目的（2）增強(qiáng)社會(huì)服務(wù)能力，為電力行業(yè)和地方區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展做貢獻(xiàn)我校作為西南地區(qū)電氣、繼保、電自專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的重要基地，在項(xiàng)目實(shí)施完成后，可建成西部、乃至全國(guó)技術(shù)領(lǐng)先的智能變電站綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。利用智能變電站運(yùn)行實(shí)驗(yàn)室和培訓(xùn)中心平臺(tái)的人力、技術(shù)和設(shè)備，為電力行業(yè)發(fā)展急需的智能變電站運(yùn)行、監(jiān)控、調(diào)試人員進(jìn)行技能培訓(xùn)、技術(shù)服務(wù)和職業(yè)鑒定等多種服務(wù)方式，對(duì)外技術(shù)培訓(xùn)電力企業(yè)人員年人時(shí)數(shù)達(dá)到5.2萬(wàn)，產(chǎn)生良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。項(xiàng)目建設(shè)目的（4）豐富教學(xué)內(nèi)容，推進(jìn)專(zhuān)業(yè)內(nèi)涵建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施完成后，將進(jìn)一步豐富理實(shí)一體化教學(xué)內(nèi)容，革新教學(xué)手段，完善“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)新模式和課程教學(xué)內(nèi)容改革，實(shí)現(xiàn)從單一實(shí)訓(xùn)向綜合性實(shí)訓(xùn)、從驗(yàn)證性實(shí)訓(xùn)向創(chuàng)新型實(shí)訓(xùn)轉(zhuǎn)變。項(xiàng)目緊跟行業(yè)發(fā)展新趨勢(shì)，及時(shí)更新專(zhuān)業(yè)前沿新技術(shù)，產(chǎn)教融合，穩(wěn)步推進(jìn)專(zhuān)業(yè)內(nèi)涵建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容智能變電站運(yùn)行實(shí)驗(yàn)室及培訓(xùn)中心的主要內(nèi)容包括：開(kāi)發(fā)制造智能變電站一次模型系統(tǒng)、新建智能變電站一體化智能二次系統(tǒng)、新建智能變電站網(wǎng)絡(luò)測(cè)試平臺(tái)三個(gè)部分。1.智能變電站一次系統(tǒng)以大石220kV第二代智能變電站為原型，開(kāi)發(fā)制造真型、可操作的等比、智能高壓設(shè)備模型，構(gòu)建智能變電站一次系統(tǒng)?？刹僮髂Ｐ拖到y(tǒng)能真實(shí)反應(yīng)智能變電站一次系統(tǒng)的接線方式、運(yùn)行方式和倒閘操作全過(guò)程，并能配合真實(shí)的智能變電站二次系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一、二次設(shè)備聯(lián)動(dòng)，以最經(jīng)濟(jì)的手段實(shí)現(xiàn)智能變電站的運(yùn)行、設(shè)備巡視、倒閘操作和故障處理，再輔以一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全程可視化，有效解決了現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)設(shè)備不可觸碰、操作的培訓(xùn)難題。項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容2.一體化智能二次系統(tǒng)購(gòu)置操作員工作站、遠(yuǎn)動(dòng)通訊裝置、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、220kV測(cè)控裝置、110kV測(cè)控裝置、主變壓器測(cè)控裝置、母線測(cè)控裝置、10kV測(cè)控保護(hù)一體化裝置、小電流接地選線裝置、變壓器保護(hù)裝置、220kV線路保護(hù)裝置、220kV母聯(lián)保護(hù)裝置、同步時(shí)鐘屏、試驗(yàn)電源屏等設(shè)備，購(gòu)置符合DL/T860（IEC61850）標(biāo)準(zhǔn)的客戶(hù)端軟件、應(yīng)用軟件、通信接口軟件、智能變電站高級(jí)應(yīng)用軟件、繼電保護(hù)故障信息子站支持軟件等類(lèi)型軟件。建立與現(xiàn)場(chǎng)一致的智能變電站一體化智能二次系統(tǒng)，為搭建二次設(shè)備性能測(cè)試平臺(tái)提供硬件支持，可完成監(jiān)控系統(tǒng)中保護(hù)、測(cè)控、合并單元、智能終端等智能電子設(shè)備裝置的功能驗(yàn)證和性能評(píng)估。項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容3.智能變電站網(wǎng)絡(luò)測(cè)試平臺(tái)購(gòu)置網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀、數(shù)字保護(hù)測(cè)試儀、合并單元測(cè)試儀、光功率計(jì)、光衰測(cè)試儀、時(shí)間同步測(cè)試儀、報(bào)文時(shí)間標(biāo)定裝置、規(guī)約測(cè)試工具等測(cè)試設(shè)備和臺(tái)式電腦。智能變電站網(wǎng)絡(luò)測(cè)試平臺(tái)建成后可完成以下四個(gè)方面的試驗(yàn)和培訓(xùn)功能：1）二次設(shè)備模型的檢測(cè)依據(jù)建模規(guī)范及工程實(shí)施規(guī)范，實(shí)現(xiàn)對(duì)各廠家設(shè)備模型的規(guī)范性檢測(cè)，輸出檢測(cè)結(jié)果，給出處理建議；同時(shí)面向工程實(shí)施增加一些有助于提高工作效率、防止?jié)撛谀Ｐ蛦?wèn)題的檢測(cè)功能。項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容2）IEC61850通信及功能服務(wù)的測(cè)試和模擬依據(jù)MMS、GOOSE及SV的通信規(guī)范，實(shí)現(xiàn)客戶(hù)端/服務(wù)器端通信、GOOSE通信、